Đồ Án Môn Học Bê Tông Cốt Thép Thiết kế Cầu Máng Thầy Vũ Hoàng Hưng Đai Học Thủy Lợi

GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

BÊ TÔNG CỐT THÉP
A. TÀI LIỆU THIẾT KẾ:
Kênh dẫn nước N đi qua vùng trũng. Sau khi so sánh phương án thiết kế đã đi tới kết
luận cần xây dựng một máng bê tông cốt thép. Dựa vào địa hình, qua tính toán thuỷ lực và
thuỷ nông người ta đã xác định được kích thước và mực nước yêu cầu trong cầu máng như
sau:
- Chiều dài máng:
L = 26 (m)
- Bề rộng máng:
B = 3,3 (m)
- Cột nước lớn nhất trong máng: Hmax = 1,9 (m)

Hình 1: Sơ đồ cầu máng

Hình 2: Mặt cắt ngang cầu máng.
1:lề đi 2:vách máng 3:đáy máng 4:dầm giữa

1
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

1


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

Vùng xây dựng công trình có cường độ gió qg = 1,2 (KN/m2), hệ số gió đẩy kgđ = 0,8
hệ số gió hút kgh = 0,6. Cầu máng thuộc công trình cấp III. Dùng bê tông mác M150, cốt
γ
δ
thép nhóm CI. Dung trọng bê tông thiết kế: b = 25 (KN/m3). Độ vượt cao an toàn là:
= 0,5 (m), tải trọng người đi q= 2 KN/m2 số nhịp cầu máng n= 6 nhịp.
Tra các phụ lục trong giáo trình Kết cấu Bê tông cốt thép được các số liệu sau:
f
l 
 

- kn = 1,15
- nc = 1
- Rn = 70 (daN/cm2)
- Rk = 6,3 (daN/cm2)

1
500

=
.
- ma = 1,1 (giả sử số thanh < 10)
- mb = 1
- Rad = 1700 (daN/cm2)

c
k

- R = 9.5 (daN/cm2)
c
n

- R = 85 (daN/cm2)
- Ra = R'a = 2100 (daN/cm2)
- mb4 = 0,9
- α0 = 0,7
- A0 = 0.455
- Ea = 2,1.106 (daN/cm2)
- Eb = 2,1.105 (daN/cm2)
Ea
Eb
-n=
= 10
- µmin = 0,1%
- an.gh = 0,25 (mm)
B. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CẦU MÁNG:
Tính nội lực trong các bộ phận cầu máng với các tổ hợp tải trọng: cơ bản, đặc biệt,
trong thời gian thi công. Trong phạm vi đồ án này chỉ tính toán cho một trường hợp tổ hợp
tải trọng cơ bản.
1. Thiết kế lề người đi:
1.1. Sơ đồ tính toán:
Cắt 1m dài theo chiều dọc máng xem như một dầm công xôn ngàm tại đầu vách
máng. Chọn bề rộng lề L1 = 0,8 m = 80 cm. Chiều dày lề thay đổi dần: h 1 = 8 ÷ 12 cm.
Trong tính toán lấy chiều dày trung bình

2
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

h

= 10 cm.

2


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

Hình 3: Sơ đồ tính toán lề người đi
1.2. Tải trọng tác dụng:
a- Trọng lượng bản thân (qbt):
c
bt

q = γb . h . b = 25 . 0,1 . 1 = 2,5 (kN/m)
b- Tải trọng người (qng):
qcng = q . b = 2 . 1 = 2 (kN/m)
Tải trọng tính toán tổng cộng tác dụng lên lề người đi:
qtc = nbt . qbt + nng . qng = 1,05 . 2,5 + 1,2 . 2 = 5,025 (kN/m)
Trong đó: nbt= 1,05 và nng= 1,2 hệ số vượt tải trọng lượng bản thân và tải trọng người
đi theo TCVN 4116-85.
1.3. Xác định nội lực:

q =5,025 kN/m

Q =4,02 kN
Q

M =1,608 kNm
M
Hình 4: Biểu đồ nội lực lề người đi
ST
T

Tên lực

3
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

Giá trị tiêu chuẩn
kN/m

Hệ số vượt
tải

Giá trị tính
toán( kN/m )

3


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

1

Trọng lượng bản thân

2,5

1,05

2,625

2

Trong lượng người

2

1,2

2,4

1.4. Tính toán, bố trí cốt thép:
a. Tính toán và bố trí cốt thép dọc:
• Tính toán và bố trí cốt thép dọc chịu lực tại mặt cắt có momen uốn lớn nhất (mặt cắt
ngàm): M = 1,608 kNm.
Tiết diện chữ nhật b = 100 cm, h = 10 cm. Chọn a = 2 cm, h0 = h- a = 8 cm.

A=

k n .nc .M
mb .Rn .b.h02

1,15.1.1, 608.10
1.70.100.82

=
1 − 1 − 2. A

→α=
→ Tính cốt đơn

Fa =
µ

mb .Rn .b.h0 .α
ma .Ra

Fa
bh0

4

= 0,041 < A0
α0
= 0,042 < = 0.7

1.70.100.8.0, 042
1,1.2100

= 1,02 (cm2)

=

1,02

.100%
100.8

µ

→

=
=
= 0,1275% > min =0,1% (TM) Bố trí cốt
thép
Chọn và bố trí cốt thép chịu lực theo cấu tạo 5φ8/1m (2,51 cm2) theo phương vuông
góc với dòng chảy.
Chọn và bố trí thép cấu tạo vuông góc với cốt thép chịu lực 4φ6/1m. (1,13 cm2)
b. Tính toán và bố trí cốt thép ngang
• Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q (tính với Qmax = 402 daN)
k1 . mb4 . Rk . b . h0 = 0,8 . 0,9 . 6,3 . 100 . 8 = 3628,8 (daN)
k1= 0,8 đối với kết cấu dạng bản.
kn . nc . Q = 1,15 . 1 . 402 = 462,3 (daN)
kn . nc . Q < k1 . mb4 . Rk . b . h0
→ Không cần đặt cốt ngang.

4
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

4


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

• Bố trí thép lề người đi:

Hình 5: Bố trí thép lề người đi
1.5. Tính toán khối lượng thép lề đi.
luon= 60 mm
lneo= 120mm
lthanh=2.luon+lneo+800-20-20=2.60+120+800-20-20=1000mm=1 m

Bảng tính khối lượng thép lề đi
Số
Hiệu

Hình dạng kích thước

Chiều dài 1
thanh(m)

Số thanh

Tổng chiều
dài(m)

Tổng khối
lượng(kg)

1

đường

kính(m
m)
∅8

1

260

260

102,7

2

∅6

26

8

208

46,176

II. THIẾT KẾ VÁCH MÁNG:
2.1. Sơ đồ tính toán:
Cắt 1m theo chiều dài máng. Vách máng được tính toán như một dầm công xôn ngàm
tại đáy máng dài dọc và dầm dọc.
Sơ bộ chọn các kích thước vách máng:
- Chiều cao vách: Hv = Hmax + δ = 1,9 + 0,5 = 2,4 m.

- Bề dày vách thay đổi dần từ: hV = 12 ÷ 20 cm.

5
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

5


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

Hình 6: Sơ đồ tính toán vách máng
2.2. Tải trọng tác dụng:
Do điều kiện làm việc của vách máng nên tải trọng tác dụng gồm:
c
M ng

- Mô men tập trung do người đi trên lề truyền xuống:
- Mô men do trọng lượng bản thân lề đi:

M btc

qnc

- Áp lực tương ứng với Hmax: .
- Áp lực gió (gồm gió đẩy và gió hút): qgđ và qgh
Các tải trọng này gây ra 2 trường hợp căng trong và căng ngoài vách máng.
a. Trường hợp căng ngoài nguy hiểm nhất bao gồm các tải trọng :
đẩy,máng không có nước và không có lề đi trên đường)

qbtc .L12
2,5.0,8 2
c
M bt
2
2
- Bản thân lề đi:
=
=
= 0,8 (kNm)
Theo tính toán
Mbt = nbt . M

c
bt

M btc

, qgđ (gió

= 1,05 . 0,8 = 0,84 (kNm)

c
gd

-

Áp lực gió đẩy: q
Theo tính toán

= kgđ.qg.1 = 0,8.1,2.1 = 0,96 (kN/m)
c
gd

qgđ = ng.q = 1,3.0,96 = 1,248 (kN/m)
ng = 1,3 - hệ số vượt tải của gió.
c
q gd
.H v2
0,96.2, 42
c
gd

M

=

2

q gd .H

Mgđ =

2

6
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

=
2

v

=

2

1, 248.2, 42
2

= 2,76 ( kNm)

= 3,59 ( kNm)

6


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

STT

Loại tải trọng

1

Lề đi (Mbt)

Giá trị tiêu
chuẩn

kNm
0,8

2

Gió đẩy (qgd)

0,96

Hệ số vượt tải

Giá trị tính
toán

1,05

0,84

1,3

1,248

b. Trường hợp căng trong nguy hiểm nhất bao gồm các tải trọng : Mbt, Mng, qn,
qgh.(gió hút, trong máng dẫn nước với mực nước Hmax và trên lề có người đi)
M

c
bt

= 0,8 kNm; Mbt = 0,84 (kNm)

q ng .L12
2.0,8 2

c
ng

M

2

=

2

=

= 0,64 (kNm)

c
ng

Mng = nng . M
q

c
n max

= 1,2 . 0,64 = 0,768 (kNm)

= kđ . γn . Hmax . 1 = 1,3 . 10 . 1,9 . 1 = 24,7 (kN/m)

c
n max

n max

q
= nn . q
= 1 . 24,7= 24,7(kN/m)
Trong đó: kđ là hệ số động, lấy kđ = 1,3.
c
n

M =

2
qnc.max .H max
6

=

24,7.1,92
6

= 14,86 (kNm)

c
n

Mn = nn . M = 1. 14,86 = 14,86 kNm
c

gh

q

= kgh . qg . 1 = 0,6 . 1,2 . 1 = 0,72 (kN/m)
c
gh

qgh = ngh . q = 1,3 . 0,72 = 0,936 (kN/m)
c
q gh
.H v2
0, 72.2, 42
c
gh

M

=

2

=

2

= 2,074 ( kNm)

c
gh

Mgh = ngh . M

STT

Loại tải trọng

1

Lề đi ( Mbt)

7
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

= 1,3 . 2,074 = 2,696 ( kNm)

Giá trị tiêu
chuẩn
0,8

Hệ số vượt tải
1,05

Giá trị tính
toán
0,84

7

GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

2

Gió hút (qgh)

0,72

1,3

0,936

3

Người trên lề (Mng)

0,64

1,2

0,768

4

Áp lực nước (qn)

24,7

1

24,7

Hình 7: Tải trọng tác dụng lên vách máng
2.3. Xác định nội lực::
a, Trường hợp căng ngoài:

Hình 8: Biểu đồ nội lực vách máng (trường hợp căng ngoài)
Nội lực tại mặt cắt nguy hiểm nhất (mặt cắt ngàm).
M1 = Mgđ + Mbt = 3,59-0,84 = 2,75 (kNm)
M1c = Mgđc + Mbtc = 2,76-0,8= 1,96 ( kNm)
b. Trường hợp căng trong:

8
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

8


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

Nội lực tại mặt cắt nguy hiểm nhất (mặt cắt ngàm).
M2 = Mbt + Mng + Mn + Mgh = 0,84 + 0,768 + 14,86 + 2,696= 19,164 ( kNm)
M2c = Mbtc + Mngc + Mnc + Mghc = 0,8 + 0,64 + 14,86 + 2,074= 18,374 (kNm)
Q = Qle + Qng + Qn + Qgh
Qle = 0 , Qng= 0
qn max .H max 24, 7.1,9

2
2
Qn =
=
=23,465 (kN)
Qgh=qgh.Hv =0,936.2,4=2,25 (kN)
Q= 25,715 (kN)

Hình 9: Biểu đồ nội lực vách máng (trường hợp căng trong)
2.4 Tính toán bố trí thép
a. Tính toán, bố trí cốt thép dọc:
Tính toán và bố trí cốt thép dọc chịu lực cho cấu kiện chịu uốn tại mặt cắt có mômen uốn
lớn nhất (mặt cắt ngàm) cho hai trường hợp căng trong và căng ngoài.
Tiết diện tính toán hình chữ nhật: b=100cm, h=20
Chọn a = 2 cm, h0 = h - a = 18 cm.
1. Trường hợp căng ngoài: M = 2,75 ( kNm)
A=

k n .nc .M
mb .Rn .b.h02

→ Fa =
Kiểm tra :
→

µ=

=

1,15.1.2, 75.10 4

1.70.100.182

mbR nbh0α
maR a

Fa
b.h0

=

0,76
100.18

=

= 0,014 < A0 = 0,42 → α = 0,014

1.70.100.18.0, 014
1,1.2100

= 0,76 (cm2)

.100% = 0.042% < µmin =0.1%

Fa = µmin .b.h0 =0.001.100.18=1.8 (cm2 )

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực lớp ngoài theo cấu tạo 5φ8/1m (Fa = 2,51 cm2)
2. Trường hợp căng trong: M = 19,164 kNm
Trường hợp này khi tính cốt thép trong cần kể đến lượng côt thép ở bên ngoài với ( F a =
2,51cm2)

9
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

9


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

A=

Nhóm: DA04

kn nc M − ma Ra, Fa, ( h0 − a ,)
mb Rnbh02

1,15.1.19,164.10 4 − 1,1.2100.2, 51(18 − 2)
1.70.100.182

→

=
= 0,056
= 0,057< α0= 0,7

α

Ta có:
Fa

=

2a ,
h0

=

2 .4
18

= 0,22 > α

k n .nc .M
ma . Ra ( h0 − a , )

=

1,15.1.19,164.104
1,1.2100.16

= 5,96 ( cm2)

Kiểm tra :
Fa

> µminb.h0

= 0,001.100.18

= 1,8 (cm2)

Chọn và bố trí cốt thép chịu lực lớp trong 4φ14/1m (Fa = 6,16 cm2) theo phương vuông góc
với dòng chảy.
b.tính toán và bố trí thép ngang
Kiểm tra điều kiện cường độ theo lực cắt Q cho trường hợp căng trong:
k1.mb4.Rk.b.h0 = 0,8.0,9.6,3.100.18 = 8164,8 (daN)
kn.nc.Q = 1,15.1.2571,5 = 2957 ( daN)
kn.nc.Q < k1.mb4.Rk.b.h0. Không cần đặt cốt ngang.
• Bố trí cốt thép:
Lớp trong: 4φ14/1m.
Lớp ngoài: 5φ8/1m.
Dọc theo phương dòng chảy bố trí 2 lớp thép cấu tạo 5φ8/1m.

Hình 10: Bố trí thép vách máng

10
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

10


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

c.Tính khối lượng thép vách máng.
-Tính thanh mang số hiệu (3)
lneo= 25d = 350 mm
lthanh=2400-20+350=2730 mm=2,73 m
-Tính luon của thanh mang số hiệu(4)

luon= 60 mm
lneo= 250 mm
lthanh=1600+2.60+250=1970 mm=1,97 m
-Tính lthanh mang số hiệu(5)
lthanh=26 m
Số thanh 1,6.5+2,4.5=20 thanh
→tổng số thanh mang số hiệu (5) là 20.2=40 thanh
Bảng tính khối lượng thép vách máng
Số hiệu

Hình dạng kích thước

đường
kính (mm)

Chiều
dài 1
thanh
(m)

Số
thanh

Tổng
chiều
dài

Tổng
khối
lượng

(kg)

3

∅14

2,73

208

567,84

687,1

4

∅8

1,97

260

512,2

202,3

5

∅8

26

40

1040

410,8

2.5:Kiểm tra nứt
Kiểm tra cho trường hợp căng trong: M2c = 18,374 (kNm) ( đối với mặt cắt sát vách )
Điều kiện để cấu kiện không bị nứt
nc .M ≤ M n = γ R .Wqd
c

c
1 k

b.h 2
+ n.Fa .h0 + n.Fa, .a ,
2
xn =
b.h + n( Fa + Fa, )

jqd =

=

γ 1 = mb .γ

=

;Wqd =

J qd
h − xn

(

mb = 1 γ

100.202
+ 10.6,16.18 + 10.2,51.2
2
100.20 + 10.(6,16 + 2,51)

=1,75)

=10,14 (cm)

b.x b(h − xn )
+
+ n.Fa ( h0 − xn ) 2 + n.Fa, ( xn − a , ) 2
3
3
3
n

3

100.10,143 100.(20 − 10,14) 3

+
+ 10.6,16(18 − 10,14) 2 + 10.2,51(10,14 − 2) 2
3
3

=34753+31953+3806+1663=72175(

11
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

cm4

)

11


GVHD: Vũ Hoàng Hưng
J qd

Nhóm: DA04

72175
20 − 10,14

h − xn

Wqđ =
=
=7319,98 cm3

Mn = γ1.Rkc.Wqđ= 1,75.9,5.7319,98=121695 (daNcm)
nc.Mc = 183740 (daNcm) > Mn
→
vậy mặt cắt có xuất hiện vết nứt
Tính toán bề rộng khe nứt.
an= an1 + an2
Trong đó an1, an2 – Bề rộng khe nứt do tải trọng tác đụng dài hạn và ngắn hạn gây ra.
M

c
dh

c
l

c
n

=M + M = 0,8 + 14,86 =15,66 (kNm)

c
ngh

c
ng

c
gh

M = M + M = 0,64 + 2,074 = 2,714 (kNm)

Tính bề rộng khe nứt theo công thức kinh nghiệm :
an1= k.c1.

σ a1 − σ 0
.7.(4 − 100 µ ). d
η Ea

an2 = k.c2.

σ a1

σ a2
( Z1=

=

σ a2 − σ 0
.7.(4 − 100µ ). d
Ea
η

M dhc 15, 66.104
Fa .Z1 6,16.15,3

=

c
M ngh

Fa .Z1

= 1661,6 daN/cm2

2,714.104
6,16.15,3

= 287,96 daN/cm2
η
cm ; tra bảng 5 - 1 )
1661, 6 − 200
.7.(4 − 100.0, 0034). 14
2,1.106

=
=
η .h0 = 0,85.18 = 15,3

an1 = 1.1,3.1.

=0,087 mm
287, 96 − 200
.7.(4 − 100.0, 0034). 14
2,1.106
an2 = 1.1.1.
=0,004 mm

an = 0,087 +0.004 = 0,091 mm < an.gh
Kết luận: Vậy bề rộng khe nứt đảm bảo yêu cầu thiết kế.

III :Đáy máng

1. Sơ đồ tính toán
Cắt 1m dài vuông góc với chiều dòng chảy,đáy máng được tính như một dầm liên tục 2
nhịp có gối đỡ là các dầm dọc
Sơ bộ chọn kích thước đáy máng như sau:
-chiều dày bản đáy hđ= 20 (cm)

12
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

12


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

-bề rộng đáy máng B= 3,3 (m)
B + 2h4 − bd 3,3 + 2.0, 2 − 0,3
2
2
-chiều dài nhịp: l=
=
=1,7(m)
Chọn bề rộng dầm đỡ bđ=30 (cm)

Hình 11:sơ đồ đáy máng.
2. Tải trọng tác dụng:
Do điều kiện làm việc của đáy máng,tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên đáy máng bao
gồm các tải trọng như sau:
1. Tải trọng bản thân đáy máng :

qdc γ
= bt.hđ.1=25.0,2.1=5 (KN/m)
qđ=nđ.
2.

qdc

=1,05.5=5,25 (KN/m)

áp lực nước ứng với cột nước Hmax:
c
qmax
γ
=kđ. n.Hmax.1=1,3.10.1,9.1=24,7 (KN/m)
qmax=nn
M

c
max

c
qmax

=1.24,7=24,7 (KN/m)

=14,86 (KN.m)

;

Mmax=14,86 (KN.m)

3. áp lực nước ứng với cột nước nguy hiểm Hngh :

Cột nước nguy hiểm Hngh là cột nước gây mô men uốn căng trên lớn nhất tại mặt cắt
trên gối giữa.
ld 1, 7
=
2
2
Hngh=
=1.2 (m)

13
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

13


GVHD: Vũ Hoàng Hưng
c
qngh

=kđ.

γ
n

Nhóm: DA04

.Hngh.1=1,3.10.1,2.1=15,6 ( KN/m)

c
ngh

q

qngh=nn.
c
M ngh
=

=1.15,6 =15,6 (KN/m)
c
ngh

2
q .H ngh

6

=

15, 6.1, 22
6

=3,744 ( KN.m)

Mngh=3,744 ( KN/m).
4. Tải trọng gió:
c

M gd

M

=2,76 (KN/m)

Mgđ=3,59 (KN.m)

=2,074 (KN/m)

Mgh=2,696 (KN.m)

c
gh

5. Tải trọng do người:
M ngc

=0,64 (KN.m)

Mng=0,768 (KN.m)

6. Tải trọng do trọng lượng bản thân lề truyền xuống:

Mbtc= 0,8 kNm ; Mbt = 0,84 kNm đã tính ở phần vách máng.
3. Xác định nội lực
Tra các phụ lục 18,21 trang 167 và 179 giáo trinh kết cấu bê tông cốt thép,vẽ biểu đồ nội
lực ứng với từng tải trọng tác dụng lên đáy máng,sau đó tổ hợp lại thành các trường hợp
tải trọng gây bất lợi nhất cho 3 mặt cắt cần tính toán và bố trí cốt thép:mặt cắt sát vách và
mặt cắt giữa nhịp và mặt căt trên gối giữa

a) Nội lực do tải trọng bản thân đáy máng và tải trọng do trọng lượng bản thân lề truyền

xuống (qđ Mbt)

Biểu đồ số I

14
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

14


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

b) Nội lực do áp lực nước ứng với cột nước Hmax (qnmax Mnmax)

Biểu đồ số II

15
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

15


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

c) Nội lực do áp lực nước ứng với cột nước nguy hiểm Hngh (qngh Mngh)

Biểu đồ số III

d)Nội lực do người đi bên trái (Mng)
Biểu đồ IV

d) Nội lực do người đi bên phải (Mng)

16
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

16


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04
BIểu đồ V

e) Nội lực do áp lực gió thổi từ trái sang phải (Mgd Mgh)

Biểu đồ VI

17
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

17

GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

g) nội lực do áp lực gió thổi từ phải sang trái (Mgh Mgd)
Biểu đồ VII

4 . Tính toán và bố trí cốt thép đáy máng:
a. Tính toán cốt thép dọc chịu lực
Các trường hợp tải trọng gây ra nội lực bất lợi nhất tại 3 mặt cắt cần tính toán bao
gồm:
1 : TH hợp tải trọng gây momen căng trên lớn nhất tại mặt cắt sát vách.
MTổng= MI +MII+MIV+MVII=0,84+14,86+0,768+2,696=19,164( KN.m)
MTổng=191640 (daNcm).
Tiết diện tính toán hình chữ nhật b=100cm ;h=20cm
Chọn a =3cm →h0=17cm
A=

kn nc M
mb Rn bh02

1,15.1.191640
1.70.100.17 2

=
A=0,109 Fa =

mb Rnbh0α
ma Ra

=0,109→α=0,116 < α0=0,7

1.70.100.17.0,116
1,1.2100

=
Chọn Fa=4∅14/1m (6,16 cm2)

= 5,98 (cm2)

2:TH gây momen căng dưới tại mặt cắt giữa nhịp
MTổng = MI+MIII+MV+MVI=0,77+1.88+0,07+1,7=4,42 (KN.m)
MTổng =44200 (daNcm).

18
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

18


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

Tiết diện tính toán hình chữ nhật :b=100; h=20cm
Chọn a=3cm →h0=17cm
A=

kn nc M

mb Rn bh02

1,15.1.44200
1.70.100.17 2

=
A=0,025Fa =

mb Rnbh0α
ma Ra

1.70.100.17.0, 025
1,1.2100

=1,29 cm2

=

Kiểm tra :
→

=0,025→α=0,025

µ=

Fa
b.h0

=

1, 29
100.17

.100% = 0.076% < µmin =0.1%

Fa = µmin .b.h0 =0.001.100.17=1.7 (cm2 )

Chọn Fa=5∅8/1m (2,51 cm2)
3: trường hợp momen căng trên tại gối tựa
MTổng =MI+MIII+MVI=1,42+3,76+0,17=5,35 KN.m
MTổng =53500 (daNcm)
Tiết diện tính toán hình chữ nhật b=100cm h=20cm
Chọn a=3cm →h0=17cm
A=

kn nc M
mb Rn bh02

1,15.1.53500
1.70.100.17 2

=
A=0,030Fa =

=0,030→α=0,030

mb Rnbh0α 1.70.100.17.0, 030
ma Ra

1,1.2100

Kiểm tra :
→

µ=

Fa
b.h0

=

=1,55 (cm2)

1,55
100.17

.100% = 0.09% < µmin =0.1%

Fa = µmin .b.h0 =0.001.100.17=1.7 (cm2 )

Chọn Fa=5∅8/1m (2,51 cm2)
b. Tính toán cốt ngang:
Kiểm tra cường độ trên mặt cắt ngiêng tại mặt cắt sát vách máng trong trường hợp máng
dẫn nước với mực nước Hmax , người đi trên cả hai bên lề và gió từ phải sang trái.
Q =QI+QII+QIV+QV+QVII=4,12+28,20+0,54+0,08+1,49= 34,43( kN)
k1mb4Rkbh0=0,8.0,9.6,3.100.17=7711,2 (daN)
knncQ=1,15.1.34,43.=39,59 (daN)
knncQ< k1mb4Rkbh0 không cần đặt cốt ngang

19
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

19


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

c.bố trí cốt thép toàn thân đáy máng
-Lớp trên:4∅14/1m dài.
-Lớp dưới:5∅8/1m dài.
Dọc theo dòng chảy bố trí cấu tạo 5∅8/1m dài

Hình12 :Bố trí cốt thép đáy máng
d.Tính khối lượng thép của đáy máng.
-Tính thép mang số hiệu (6)
lneo= 25d = 350 mm
lthanh=3400+350.2=4100 mm =4,1 m
-Tính thép mang số hiệu (7)
luon= 60 mm
lneo =250mm
lthanh=3400+250.2+2.60=4020 mm =4,02 m
Do thanh nằm phía dưới chịu nén nên chỉ cần coi thanh chạy dài từ vách này sang vách
kia với :
l = 3700-20.2+60.2=3780 mm= 3,78 m
-Tính thép mang số hiệu (5)
lthanh=26
Số thanh 34 thanh

Bảng tính khối lượng thép đáy máng
Số
hiệu

Hình dạng kích thước

6

∅14

Chiều dài
1
thanh(m)
4,1

7

∅8

3,78

130

491,4

194,1

26

34

884

349.18

5

20
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

đường
kính(mm)

∅8

Số
thanh

Tổng khối
lượng

104

Tổng chiều
dài
(m)
426,4

465,61

20


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

5. Kiểm tra nứt.

Kiểm tra tại 2 mặt cắt : mặt cắt sát vách và giữa nhịp.
Điều kiện cấu kiện không bị nứt :
γ 1 = mb .γ

nc .M ≤ M n = γ R .Wqd
c

c
1 k

;Wqd =

J qd
h − xn

(

mb = 1 γ

=1,75)

5.1.đối với mặt cắt sát vách.
Mc = 0,8 +14,86 +0,64 +2,074 =18,374 (kNm). Tiết diện hình chữ nhật: b =100 cm
h = 20 cm , Fa = 6,16 cm2 , Fa’ = 2,51 cm2
100.202
b.h 2
, ,
+ 10.6,16.17 + 10.2,51.3
+ n.Fa .h0 + n.Fa .a
2
2
xn =
b.h + n( Fa + Fa, )
100.20 + 10.(6,16 + 2,51)
=
=10,12 (cm)
3
3
b.x b(h − xn )
jqd = n +
+ n.Fa ( h0 − xn ) 2 + n.Fa, ( xn − a , ) 2
3
3

=

100.10,123 100.(20 − 10,12) 3
+
+ 10.6,16(17 − 10,12) 2 + 10.2,51(10,12 − 3) 2
3
3

=34548+32148+2916+1272=70884(
J qd

cm4

)

70884
20 − 10,12

h − xn

Wqđ =
=
=7174,49 cm3
Mn = γ1.Rkc.Wqđ= 1,75.9,5.7174,49=119276 (daNcm)
nc.Mc = 183740 (daNcm) > Mn
→
vậy mặt cắt có xuất hiện vết nứt
Tính toán bề rộng khe nứt.
an= an1 + an2
Trong đó an1, an2 – Bề rộng khe nứt do tải trọng tác đụng dài hạn và ngắn hạn gây ra.
M

c
dh

c
l

c
n

=M + M = 0,8 + 14,86 =15,66 (kNm)

c
ngh

c
ng

c
gh

M = M + M = 0,64 + 2,074 = 2,714 (kNm)
Tính bề rộng khe nứt theo công thức kinh nghiệm :
σ a1 − σ 0
.7.(4 − 100 µ ). d
η Ea
an1= k.c1.
an2 = k.c2.

σ a2 −σ 0
.7.(4 − 100 µ ). d
Ea
η

21
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

21


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

σ a1
=

σ a2
( Z1=

M dhc 15, 66.104
Fa .Z1 6,16.15,3

=

c
M ngh

Fa .Z1

Nhóm: DA04

= 1661,6 daN/cm2

2, 714.104
6,16.15,3

= 287,96 daN/cm2

η
cm ; tra bảng 5 -1 )
1661, 6 − 200
.7.(4 − 100.0, 0034). 14
2,1.106

=
=
η .h0 = 0,85.18 = 15,3

an1 = 1.1,3.1.

=0,087 mm
287, 96 − 200
.7.(4 − 100.0, 0034). 14
2,1.106
an2 = 1.1.1.
=0,004 mm

an = 0,087 +0.004 = 0,091 mm < an.gh
Kết luận: Vậy bề rộng khe nứt đảm bảo yêu cầu thiết kế.
5.2.đối với mặt cắt giữa nhịp.
Mc = 0,73 +1.88 +0,058 +1.3 =3,968 (kNm). Tiết diện hình chữ nhật: b =100 cm
h = 20 cm , Fa = 2,51 cm2 , Fa’ = 6,16 cm2
100.202
b.h 2
, ,
+ 10.2,51.17 + 10.6,16.3
+ n.Fa .h0 + n.Fa .a
2

2
xn =
b.h + n( Fa + Fa, )
100.20 + 10.(2,51 + 6,16)
=
=9,88 (cm)
3
3
b.x b(h − xn )
jqd = n +
+ n.Fa (h0 − xn ) 2 + n.Fa, ( xn − a , ) 2
3
3

=

100.9,883 100.(20 − 9,88)3
+
+ 10.2,51(17 − 9,88) 2 + 10.6,16(9,88 − 3) 2
3
3

=32148+34548+1272+2916=70884(
J qd
h − xn

cm4

)

70884
20 − 9,88

Wqđ =
=
=7004,35 cm3
Mn = γ1.Rkc.Wqđ= 1,75.9,5.7004,35=116447 (daNcm)
nc.Mc = 39680 (daNcm) < Mn
→
vậy mặt cắt không xuất hiện vết nứt
IV Dầm đỡ giữa.
1. Sơ đồ tính toán:
Đáy máng bố trí 3 dầm ( 2 dầm bên,1 dầm giữa) hai dầm bên phai chịu tải trọng từ vách
máng và phần lề người đi truyền xuống nhưng chịu tải trọng nước và tải trọng bản thân ít

22
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

22


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

hơn dầm giữa .Do vậy, ta có thể tính toán và bố trí cốt thép cho dầm giữa, bố trí thép tương
tự cho 2 dầm bên.
Tách dầm giữa bằng 2 mặt cắt dọc máng.Tiết diện chữ T .sơ đồ tính là dầm liên tục 3 nhịp
có các gối tựa là các trụ đỡ
Chiều dài nhịp :lnhip=L/6 =26/6=4.33 (m)

Chọn kích thước dầm:
-Chiều cao dầm hd=80(cm)
-Bề rộng sườn b=30(cm)
-Bề rộng cánh dầm :

B
2

=

3,3
2

=1,65 (m)=165 (cm)

Hình 13:sơ đồ tính toán dầm đỡ giữa
2. Tải trọng tác dụng:
Do điều kiện làm việc của dầm đỡ giữa,tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên dầm bao gồm
các tải trọng sau:
1. tải trọng bản thân:

qdc

=γb.Fđ.1=25.
c
d

1,65.0, 2 + ( 0,8 − 0, 2 ) .0,3

=12,75 (KN/m)

q

qd =nđ.

=1,05.12,75=13,39 ( KN/m)

2. áp lực nước(tương ứng với cột nước Hmax)
c
n

q

=kđ .γn.(B/2)Hmax=1,3.10.1,65.1,9=40,755 (KN/m)

qn=nn.

qnc

=1.40,755=40,755 (KN/m)

23
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

23


GVHD: Vũ Hoàng Hưng

Nhóm: DA04

Tải trọng tính toán tổng cộng:
c
tc

qdc

c
n

q =
+ q = 12,75 +40,755= 53,505 (kN/m)
qtc = qđ + qn = 13,39 + 40,755 = 54,145 (kN/m)
Bảng 13: Bảng thống kê lực dầm đỡ giữa
STT

Tên lực

1
2

Tải trọng bản thân
Tải trọng nước

Giá trị tiêu
chuẩn (kN/m)
12,75
40,755

Hệ số vượt tải

1,05
1

Giá trị tính toán
(kN/m)
13,39
40,755

3.Xác định nội lực:
Tra phụ lục 18 (giáo trình bê tông côt thép ) vẽ biểu đồ nội lực M,Q của dầm đỡ giữ như
sau:

Hình 14: Biểu đồ nội lực của dầm đỡ giữa.
4. Tính toán cốt thép
a. Tính toán cốt thép dọc chịu lực:
Tính toán cốt thép dọc chịu lực cho 2 mặt cắt có momen uốn căng trên và căng dưới lớn
nhất.
1. Trường hợp căng trên lớn nhất tại mặt cắt trên gối thứ 2: ( tại mặt cắt có x/l = 1)
Mmax=106,43 (kN.m)
Do tại mặt cắt trên gối, mô men uốn căng trên nên tiết diện T cánh kéo được tính toán như
đối với tiết diện chữ nhật bxh = 30x80 cm.
Chọn a=a,=4cm h0= h – a = 76cm
kn nc M
1,15.1.106, 43.10 4
mb Rnbh02
1.70.30.76 2
A=
=
=0,101→α= 1 – 0,107
α<α0 → tính

cốt đơn.

24
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

24


GVHD: Vũ Hoàng Hưng
mb Rnbh0α 1.70.30.76.0,107
ma Ra
1,1.2100
Fa =
=
= 7,39 (cm2)
Chọn Fa=5∅14/1m (7,69 cm2) chiều dài dọc máng.

Nhóm: DA04

Hình 15 : Tính cốt thép cho trường hợp căng trên.
2. Trường hợp căng dưới lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp biên: (tại mặt cắt có x/l = 0,4)
Mmax=78,88 (kN) Tính toán như tiết diện chữ T cánh nén.
bc,

hc,

b=30cm ,h=80cm =165cm , =20cm
Chọn a=a,=4cm→h0= h – a = 76 cm
Kiểm tra ví trí trục trung hòa
h,

20
M c = mb Rnbc, hc, (ho − c ) 1,15.70.165.20.(76 − )
2
2
=
= 17532900 (daNcm)
knncM=1,15.1.78,88.

104

=907120 daNcm
Tính toán cốt thép tương tự như đối với tiết diện chữ nhật

25
Đồ án: Kết Cấu Bê tông cốt thép

bc,

.h=100.80 cm.

25